BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP

1
Đồ án kỹ thuật điện cao áp

ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong hệ thống điện trạm biến áp và đường dây điện là 2 phần tử quan
trọng, làm nhiệm vụ truyền tải và phân phối năng lượng điện.Bảo vệ trạm biến
áp và đường dây là nhiệm vụ quan trọng để việc cung cấp năng lượng điện
được liên tục và ổn định. Bảo vệ chống sét trạm biến áp,đường dây bao gồm
các phần:
+ Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp: các trạm biến áp được bảo vệ bằng dây
chống sét (treo trên các thiết bị và các xà đỡ dây, thanh cái) hoặc các cột chống
sét kiểu Franklin.
+ Mạng lưới nối đất: để tản dòng điện sét trong đất hạn chế các phóng điện
ngược trên các công trình cần bảo vệ.
+ Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào đường dây .
+ Bảo vệ chống sóng quá điện áp truyền từ đường dây vào trạm.
Yêu cầu đề ra là thiết kế chống sét cho trạm phân phối 110/22kV Mỹ Xá
với số liệu sau :
Sơ đồ: 110kV Sơ đồ một thanh góp .
22kV được bọc chì chôn xuống đất.
Độ cao cần bảo vệ: Trạm 110kV là 11m và 8m.
Máy biến áp: TM 110/22kV.
Có 2 đường dây 110kV vào trạm.
Điện trở suất của đất: 95 Ωm.
Sơ đồ mặt bằng, mặt cắt đi kèm.

1
Sinh viên : Phan Quốc Thanh Lớp HTĐ2-K47
1
2
Đồ án kỹ thuật điện cao áp

CHƯƠNG I: BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP
1.1. CÁC YÊU CẦU:
Tất cả các thiết bị cần bảo vệ phải được nằm trọn trong phạm vi bảo vệ an
toàn của hệ thống bảo vệ.
Tuỳ thuộc vào đặc điểm mặt bằng trạm và các yêu cầu cụ thể, hệ thống
các cột thu sét có thể được đặt trên các độ cao có sẵn như xà, cột đèn chiếu
sáng... hoặc được đặt độc lập.
Khi đặt hệ thống cột thu sét trên kết cấu của trạm sẽ tận dụng được độ cao
vốn có của công trình nên sẽ giảm được độ cao của cột thu sét. Tuy nhiên đặt
hệ thống thu sét trên các thanh xà của trạm thì khi có sét đánh sẽ gây nên một
điện áp giáng trên điện trở nối đất và trên một phần điện cảm của cột. Phần
điện áp này khá lớn và có thể gây phóng điện ngược từ hệ thống thu sét sang
các phần tử mang điện khi cách điện không đủ lớn. Do đó điều kiện để đặt cột
thu sét trên hệ thống các thanh xà trạm là mức cách điện cao và điện trở tản
của bộ phận nối đất nhỏ.
Đối với trạm phân phối ngoài trời từ 110kV trở lên do có cách điện cao
nên có thể đặt cột thu sét trên các kết cấu của trạm phân phối. Các trụ của kết
cấu trên đó có đặt cột thu sét thì phải nối đất vào hệ thống nối đất của trạm
phân phối theo đường ngắn nhất và sao cho dòng điện I
S
khuếch tán vào đất
theo 3 - 4 cọc nối đất. Ngoài ra ở mỗi trụ của kết cấu ấy phải có nối đất bổ
sung để cải thiện trị số điện trở nối đất.
Nơi yếu nhất của trạm phân phối ngài trời điện áp 110kV trở lên là cuộn
dây của máy biến áp. Vì vậy khi dùng chống sét van để bảo vệ máy biến áp thì
2
Sinh viên : Phan Quốc Thanh Lớp HTĐ2-K47
2
3
Đồ án kỹ thuật điện cao áp

yêu cầu khoảng cách giữa hai điểm nối đất vào hệ thống nối đất của cột thu sét
và vỏ máy biến áp theo đường điện phải lớn hơn 15m.
Khi bố trí cột thu sét trên xà của trạm phân phối ngoài trời 110kV trở lên
cần chú ý nối đất bổ sung ở chỗ nối các kết cấu trên có đặt cột thu sét vào hệ
thống nối đất nhằm đảm bảo điện trở khuếch tán không được quá 4Ω.
Khi dùng cột thu sét độc lập phải chú ý đến khoảng cách giữa cột thu sét
đến các bộ phận của trạm để tránh khả năng phóng điện từ cột thu sét đến vật
được bảo vệ.
Việc lắp đặt các cột thu sét làm tăng xác suất sét đánh vào diện tích công
trình cần bảo vệ, do đó cần chọn vị trí lắp đặt các cột thu sét một cách hợp lý.
Tiết diện các dây dẫn dòng điện sét phải đủ lớn để đảm bảo tính ổn định
nhiệt khi có dòng điện sét chạy qua.
Khi sử dụng cột đèn chiếu sáng làm giá đỡ cho cột thu lôi thì các dây dẫn
điện đến đèn phải được cho vào ống chì và chèn vào.
1.2. PHẠM VI BẢO VỆ CỦA HỆ THỐNG THU SÉT:
1.2.1. Phạm vi bảo vệ của cột thu sét.
Cột thu sét là thiết bị không phải để tránh sét mà ngược lại dùng để thu
hút phóng điện sét về phía nó bằng cách sử dụng các mũi nhọn nhân tạo sau đó
dẫn dòng điện sét xuống đất.
Sử dụng các cột thu sét với mục đích là để sét đánh chính xác vào một
điểm định sẵn trên mặt đất chứ không phải là vào điểm bất kỳ nào trên công
trình.Cột thu sét tạo ra một khoảng không gian gần cột thu sét (trong đó có vật
cần bảo vệ), ít có khả năng bị sét đánh gọi là phạm vi bảo vệ .
a. Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét độc lập.
Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét độc lập là miền được giới hạn bởi mặt
ngoài của hình chóp tròn xoay có đường kính xác định bởi phương trình.
3
Sinh viên : Phan Quốc Thanh Lớp HTĐ2-K47
3
4

Đồ án kỹ thuật điện cao áp
)(
1
6,1
X
X
X
hh
h
h
r −
+
=
(1-1)
Trong đó : h: độ cao cột thu sét.
h
X
: độ cao cần bảo vệ.
h
a
=h-h
X
: độ cao hiệu dụng cột thu sét.
r
X
: bán kính của phạm vi bảo vệ.
Để dễ dàng và thuận tiện trong tính toán thiết kế thường dùng phạm vi
bảo vệ dạng đơn giản hoá đường sinh của hình chóp có dạng đường gẫy khúc
như hình sau:
h

0,2h
h
x
1,5h
0,75h
0,75h
1,5h
r
x

Hình 1.1: Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét.
Bán kính được tính toán theo công thức sau:
Nếu
hh
X
3
2
≤
thì
)
8,0
1(5,1
h
h
hr
x
X
−=
(1.2)
Nếu

hh
X
3
2
>
thì
)1(75,0
h
h
hr
x
X
−=
(1.3)
Các công thức trên chỉ đúng khi cột thu sét cao dưới 30m. Hiệu quả của cột
thu sét cao trên 30m giảm đi do độ cao định hướng của sét giữ hằng số. Có thể
dùng các công thức trên để tính toán phạm vi bảo vệ nhưng phải nhân thêm hệ
số hiệu chỉnh
h
p
5,5
=
và trên hoành độ lấy các giá trị
hp75,0
và
hp5,1
.
b. Phạm vi bảo vệ của hai hay nhiều cột thu sét.
4
Sinh viên : Phan Quốc Thanh Lớp HTĐ2-K47

4
5
Đồ án kỹ thuật điện cao áp
Phạm vi bảo vệ của hai hoặc nhiều cột thu lôi thì lớn hơn tổng phạm vi
bảo vệ các cột đơn cộng lại. Nhưng để các cột thu lôi có thể phối hợp được thì
khoảng cách a giữa hai cột phải thoả mãn
ha 7≤
(trong đó h là độ cao của cột
thu sét). Phần bên ngoài khoảng cách giữa hai cột có phạm vi bảo vệ giống
như của một cột. Phần bên trong được giới hạn bởi vòng cung đi qua 3 điểm: 2
đỉnh cột và điểm có độ cao h
0
- độ cao lớn nhất giữa hai cột được bảo vệ xác
định theo công thức:
7
0
a
hh
−=
(1.4)
Khoảng cách nhỏ nhất từ biên của phạm vi bảo vệ tới đường nối hai chân
cột là r
0x
và được xác định như sau:
Nếu
0
3
2
hh
x

≤
thì
)
8,0
1.(.5,1
0
00
h
h
hr
x
x
−=
(1.5)
Nếu
0
3
2
hh
x
>
thì
)1.(.75,0
0
00
h
h
hr
x
x

−=
(1.6)
Khi độ cao của cột thu sét vượt quá 30m thì có các hiệu chỉnh hệ số
h
p
5,5
=
; trên hoành độ lấy các giá trị
hp75,0
và
hp5,1
; khi đó h
0
tính theo công
thức :
p
a
hh
7
0
−=
(1.7)

h
0,2h
0,75h
a
h
o
h

x
1,5h
r
x
R
r
0x

5
Sinh viên : Phan Quốc Thanh Lớp HTĐ2-K47
5
6
Đồ án kỹ thuật điện cao áp


Hình 1.2: Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao bằng nhau.

c. Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao khác nhau.
Trường hợp hai cột thu sét có độ cao h
1
và h
2
khác nhau thì việc xác định
phạm vi bảo vệ được xác định như sau:
Vẽ phạm vi bảo vệ của cột thấp (cột 1) và cột cao (cột 2) riêng rẽ. Qua
đỉnh cột thấp (cột 1) vẽ đường thẳng ngang gặp đường sinh của phạm vi bảo vệ
cột cao ở điểm 3 điểm này được xem là đỉnh của một cột thu sét giả định. Cột
1 và cột 3 hình thành đôi cột có độ cao bằng nhau (h
1
) với khoảng cách a’.

Bằng cách giả sử vị trí x có đặt cột thu lôi 3 có độ cao h
1
. Điểm này được xem
như đỉnh của một cột thu sét giả định. Ta xác định được các khoảng cách giữa
hai cột có cùng độ cao h
1
là a
'
và x như sau:
x1
R
2
1
1
h
1,5h1
0,75
0,2h1
h1
R
x0
0,75h2
1,5h2
hx
h2
0,2h2
R
x2
x
a

ho
3
a'
6
Sinh viên : Phan Quốc Thanh Lớp HTĐ2-K47
6
7
Đồ án kỹ thuật điện cao áp
Hình 1.3: Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao khác nhau.
)1(75,0
1
2
1
h
h
hx
−=
(1.8)
xaa
−=
'
(1.9)
Phần còn lại giống phạm vi bảo vệ 2 cột có độ cao bằng nhau.
d. Phạm vi bảo vệ của một nhóm cột thu sét (số cột >2).
Để bảo vệ được một diện tích giới hạn bởi một đa giác thì độ cao tác dụng
của cột thu lôi phải thoả mãn:
a
hD 8
≤
(1.10)

Trong đó: D là đường kính vòng tròn ngoại tiếp đa giác tạo bởi các chân cột.
h
a
=h- h
x
: độ cao hiệu dụng của cột thu sét.
Nhóm cột tam giác có ba cạnh là a, b,c có:
))()((4
2
cpbpapp
abc
RD
−−−
==
(1.11)
với p là nửa chu vi :
2
cba
p
++
=
(1.12)
Nhóm cột tạo thành hình chữ nhật:
22
baD
+=
(1.13)
với a, b là độ dài hai cạnh hình chữ nhật.
Độ cao tác dụng của cột thu sét h
a

phải thoả mãn điều kiện:
8
D
h
a
≥
(1.14)
D
a
b
c

D
7
Sinh viên : Phan Quốc Thanh Lớp HTĐ2-K47
7
8
Đồ án kỹ thuật điện cao áp
a
b

Hình1.4: Phạm vi bảo vệ của nhóm cột tạo thành tam giác và chữ nhật.
1.2.1. Phạm vi bảo vệ của dây thu sét.
a. Phạm vi bảo vệ của một dây thu sét.
Phạm vi bảo vệ của dây thu sét là một dải rộng. Chiều rộng của phạm vi
bảo vệ phụ thuộc vào mức cao h
x
được biểu diễn như sau :
0,6h
0,2h

0,8h
h
a
b
a'
c
1,2h
2 b
x
h
x
Hình1.5 : Phạm vi bảo vệ của một dây thu sét.
Mặt cắt thẳng đứng theo phương vuông góc với dây thu sét tương tự cột
thu sét ta có các hoành độ 0,6h và 1,2h.
Nếu
hh
x
3
2
≤
thì
)
8,0
1.(.2,1
h
h
hb
x
x
−=

(1.15)
Nếu
hh
x
3
2
>
thì
)1.(.6,0
h
h
hb
x
x
−=
(1.16)
Khi độ cao cột lớn hơn 30m thì điều kiện bảo vệ cần được hiệu chỉnh theo p.
8
Sinh viên : Phan Quốc Thanh Lớp HTĐ2-K47
8
9
Đồ án kỹ thuật điện cao áp
b. Phạm vi bảo vệ của hai dây thu sét.
Để phối hợp bảo vệ bằng hai dây thu sét thì khoảng cách giữa hai dây thu
sét phải thoả mãn điều kiện :
hS 4≤
Với khoảng cách trên thì dây có thể bảo vệ được các điểm có độ cao h
0
.
4

0
S
hh
−=
(1.17)
Phần ngoài của phạm vi bảo vệ giống phạm vi bảo vệ của một dây, còn phần
bên trong được giới hạn bởi vòng cung đi qua ba điểm là hai điểm treo dây thu
sét và điểm có độ cao h
0
.
h
0,2h
0,6h
s
h
o
h
x
1,2h
bx
R
Hình 1.6: Phạm vi bảo vệ của hai dây thu sét.
1.3. PHƯƠNG ÁN BẢO VỆ CỦA HỆ THỐNG THU SÉT
1.3.1. Phương án 1.
1.3.1.1. Sơ đồ mặt bằng bố trí cột thu sét.
Ta bố trí các cột thu sét như sau:
Phía 110kV đặt 4 cột: Hai cột 1, 4 đặt trên xà cao 11m ; hai cột 2, 3 được
xây dựng độc lập.
9
Sinh viên : Phan Quốc Thanh Lớp HTĐ2-K47

9
10
Đồ án kỹ thuật điện cao áp



AT1
AT2
Hình 1.7: Sơ đồ mặt bằng bố trí cột thu sét
10
Sinh viên : Phan Quốc Thanh Lớp HTĐ2-K47
10
11
Đồ án kỹ thuật điện cao áp
1.3.1.2. Tính toán cho phương án 1
a). Tính độ cao tác dụng của cột thu sét:
Để tính được độ cao tác dụng h
a
của các cột thu sét ta cần xác định đường
kính D của đường tròn ngoại tiếp tam giác (hoặc tứ giác) qua ba (hoặc bốn)
đỉnh cột. Để cho toàn bộ diện tích giới hạn bởi tam giác (hoặc bốn) đó được
bảo vệ thì phải thoả mãn điều kiện
.
8
D
h
a
≥
Phía 110kV:
Loại cột Nhóm cột

a
(m)
b
(m)
D
(m)
h
a
(m)
Chữ nhật 1-2-3-4 25 28 37,54 4,69
Từ bảng trên ta thấy độ cao lớn nhất cần bảo vệ là h
x
=11m và h
a
=4,69m.
ta chọn h
a
=5m. Do đó độ cao thực tế của các cột thu sét phía 110kV là :
)(16511
0
mhhh
ax
=+=+=
và ở đây dùng xà để làm giá đỡ
cho cột thu lôi.
b). Phạm vi bảo vệ của từng cột :
Phạm vi bảo vệ của các cột phía 110kV cao 16m.
Bán kính bảo vệ ở độ cao 11m.
Do
67,1016.

3
2
11
=>=
x
h
vậy
)(75,3)
16
11
1.(16.75,0
011
mr
=−=
Bán kính bảo vệ ở độ cao 8m.
11
Sinh viên : Phan Quốc Thanh Lớp HTĐ2-K47
11
12
Đồ án kỹ thuật điện cao áp
Do
67,1016.
3
2
8
=<=
x
h
vậy
)(9)

16.8,0
8
1.(16.5,1
08
mr
=−=
c). Phạm vi bảo vệ của các cặp cột biên :
NHÓM CỘT CẠNH NHAU
110kV
Cặp cột Độ cao cột
(m)
a
(m)
h
0
(m)
2/3*h
0
(m)
r
0x
(m)
h
x
=11m h
x
=8m
1-2 16,00 25 12,43 8,29 1,07 3,65
2-3 16,00 28 12 8 0,75 3
3-4 16,00 25 12,43 8,29 1,07 3,65

4-1 16,00 28 12 8 0,75 3
1.3.1.3. Phạm vi bảo vệ phương án 1.
Vì phạm vi bảo vệ cho dộ cao h
x
=11m đã được bảo vệ nên với độ cao h
x
=8m
chắc chắn được bảo vệ nên ta không vẽ phạm vi bảo vệ cho h
x
=8m.Phạm vi
bảo vệ cho phương án 1 như hình vẽ sau:
12
Sinh viên : Phan Quốc Thanh Lớp HTĐ2-K47
12
13
Đồ án kỹ thuật điện cao áp
13
Sinh viên : Phan Quốc Thanh Lớp HTĐ2-K47
13
14
Đồ án kỹ thuật điện cao áp
AT1
AT2
Hình 1.8: Phạm vi bảo vệ phương án 1
14
Sinh viên : Phan Quốc Thanh Lớp HTĐ2-K47
14
15
Đồ án kỹ thuật điện cao áp
1.3.1.4. Kết luận:

Phương án bảo vệ thoả mãn yêu cầu đặt ra.
Tổng số cột : 4 cột cao 16m.
Tổng chiều dài:


)(42)1116.(216.2 ml
=−+=
1.3.2. Phương án 2.
1.3.2.1. Sơ đồ mặt bằng bố trí dây thu sét.

15
Sinh viên : Phan Quốc Thanh Lớp HTĐ2-K47
15
16
Đồ án kỹ thuật điện cao áp
AT1
AT2
Hình 1.9: Sơ đồ mặt bằng bố trí dây thu sét
16
Sinh viên : Phan Quốc Thanh Lớp HTĐ2-K47
16
17
Đồ án kỹ thuật điện cao áp
Trạm 110kV có treo 4 dây chống sét C-70 , 2 dây 12 và 34 dài l= 25m, 2
dây 14 và 23 dài 28m. Khoảng cách giữa hai dây 12 và 34 là S=28m, khoảng
cách giữa 2 dây 14 và 23 là 25m. Để bảo vệ toàn bộ xà trong trạm thì :
h
o
= h
xmax

= 11m
Xét 2 dây 12 và 34:

)(18
4
28
11
4
1
001
m
S
hh
=+=+≥
Xét 2 dây 14 và 23:

)(25,17
4
25
11
4
2
002
m
S
hh
=+=+≥
Do dây thu sét bị võng nên độ cao của cột treo dây phải tính đến độ võng
của dây.
1.3.2.2. Tính toán cho phương án 2

Độ võng của dây
Ứng suất cho phép: δ
cp
= 31kg/mm
2
Môđun đàn hồi: E=200.10
3
kg/mm
2
Hệ số dãn nở nhiệt:
C
0
6
1
10.12
−
=
α
Nhiệt độ ứng với trạng thái bão: θ
bão
=25
oC
Nhiệt độ ứng với trạng thái min: θ
min
=5
oC
Tải trọng do trọng lượng gây ra: g
1
=8.10
-3

kg/m.mm
2
Tải trọng do gió gây ra (áp lực gió cấp 3 với v=30m/s) :
F
P
g
v
=
3
vxv
F
V
CP .
16
..
2
α
=
có
2,1;7,0
==
x
C
α
)/(44,010.4,9.
16
30
.2,1.7,0
3
2

mkgP
v
==
−
17
Sinh viên : Phan Quốc Thanh Lớp HTĐ2-K47
17
18
Đồ án kỹ thuật điện cao áp
)./(10.3,6
70
44,0
23
3
mmmkgg
−
==
Tải trọng tổng hợp:
)./(10.18,1010.3,68
233222
3
2
1
mmmkgggg
−−
=+=+=
Ta có:
2
1
2

3
min
).(.24
.
gg
l
bao
CPgh
−
−
=
θθα
δ

)(7,373
)10.8()10.18,10(
)525.(10.12.24
.31
2323
6
m=
−
−
=
−−
−
Kiểm tra điều kiện ta thấy l

< l
gh

+ Với khoảng vượt l
1
=25m.
Phương trình trạng thái ứng vơi θ
min
có dạng:
0
23
=−−
BA
δδ
).(.
.24
..
min
2
0
2
1
2
1
0
θθα
δ
δ
−−−=
bao
E
Egl
A

35,17)525.(10.200.10.12
31.24
10.200.)10.8.(25
31
36
2
3232
−=−−−=
−
−

33,333
24
25.10.200.)10.8(
24
..
2323
2
1
2
1
===
−
lEg
B
Ta có phương trình :
033,33335,17
23
=−+

δδ

có nghiệm
)/(96,3
2
mmkg
=
δ
Độ võng:
)(164,0
96,3.8
25.10.8
.8
.
232
m
lg
f ===
−
δ
Độ cao cột treo dây thu sét :
)(164,18164,018
011
mfhh
=+=+=
+ Với khoảng vượt l
2
=28m.
Phương trình trạng thái ứng vơi θ
min

có dạng:
0
23
=−−
BA
δδ
18
Sinh viên : Phan Quốc Thanh Lớp HTĐ2-K47
18
19
Đồ án kỹ thuật điện cao áp
).(.
.24
..
min
2
0
2
1
2
2
0
θθα
δ
δ
−−−=
bao
E
Egl
A

17)525.(10.200.10.12
31.24
10.200.)10.8.(28
31
36
2
3232
−=−−−=
−
−

13,418
24
28.10.200.)10.8(
24
..
2323
2
2
2
1
===
−
lEg
B
Ta có phương trình :
013,41817
23
=−+

δδ

có nghiệm
)/(42,4
2
mmkg
=
δ
Độ võng:
)(177,0
42,4.8
28.10.8
.8
.
23
2
2
m
lg
f ===
−
δ
Độ cao cột treo dây thu sét :
)(427,17177,025,17
022
mfhh
=+=+=
Vậy chọn độ cao treo dây thu sét là h=19m.
a.)Phạm vi bảo vệ của dây thu sét:
Ta chỉ tính cho vị trí cao nhất ứng với đỉnh cột(vì độ chênh lệch giữa vị trí

cao nhất và thấp nhấp không đáng kể).
Bảo vệ ở độ cao 11m:
Do
67,1219.
3
2
3
2
11 ==<= hh
x
thì
).(3,6)
19.8,0
11
1.(19.2,1 mb
x
=−=
Bảo vệ ở độ cao 8m:
Do
67,1219.
3
2
3
2
8
==<=
hh
x
thì
).(8,10)

19.8,0
8
1.(19.2,1 mb
x
=−=
Độ cao lớn nhất được bảo vệ giữa hai dây12 và 34
.12
4
28
19
4
1
0
=−=−=
S
hh
Độ cao lớn nhất được bảo vệ giữa hai dây14 và 23
75,12
4
25
19
4
2
0
=−=−=
S
hh
b.)Phạm vi bảo vệ của từng cột thu sét phía 110kV:
19
Sinh viên : Phan Quốc Thanh Lớp HTĐ2-K47

19
20
Đồ án kỹ thuật điện cao áp
Ta đăt cột thu sét bao biên có độ cao 19m.
Do
67,1219.
3
2
11
=≤=
x
h
vậy
)(87,7)
19.8,0
11
1.(19.5,1
011
mr
=−=
Do
67,1219.
3
2
8 =≤=
x
h
vậy
)(5,13)
19.8,0

8
1.(19.5,1
08
mr
=−=
1.3.2.3. Phạm vi bảo vệ của phương án 2:
Ta chỉ cần vẽ phạm vi bảo vệ cho độ cao h
x
=11m
20
Sinh viên : Phan Quốc Thanh Lớp HTĐ2-K47
20
21
Đồ án kỹ thuật điện cao áp
AT1
AT2
Hình 1.10. Phạm vi bảo vệ của phương án 2
21
Sinh viên : Phan Quốc Thanh Lớp HTĐ2-K47
21
22
Đồ án kỹ thuật điện cao áp
1.3.2.4. Kết luận:
Phương án có phạm vi bảo vệ thoả mãn yêu cầu đặt ra.
Tổng số cột : 4 cột cao 19m .
Tổng chiều dài cột:

)(54 )1119.(219.2 ml
c
=−+=

Tổng chiều dài dây chống sét:


)(106)2825.(2 ml
d
=+=
* NHẬN XÉT:
Qua tính toán ta thấy cả 2 phương án trên đều thoả mãn nhu cầu kỹ thuật
đề ra.
Phương án 1: Có chiều dài cột phải xây dựng là 42m.
Phương án 2: Có chiều dài cột phải xây dựng là 54m, dây chống sét là 106m.
Mặt khác nếu chọn phương án 2 phải thêm cột, dây néo, do vậy ta chọn
phương án 1 chống sét đánh trực tiếp vào trạm.
22
Sinh viên : Phan Quốc Thanh Lớp HTĐ2-K47
22
23
Đồ án kỹ thuật điện cao áp
CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM
2.1. YÊU CẦU KỸ THUẬT KHI NỐI ĐẤT TRẠM BIẾN ÁP.
Nối đất là đem các bộ phận bằng kim loại có nguy cơ bị tiếp xúc với dòng
điện (hư hỏng cách điện) nối với hệ thống nối đất. Nhiệm vụ của nối đất là tản
dòng điện xuống đất để đảm bảo cho điện thế trên vật nối đất có trị số bé. Hệ
thống nối đất là một phần quan trọng trong việc bảo vệ quá điện áp. Tuỳ theo
nhiệm vụ và hiệu quả mà hệ thống nối đất được chia làm ba loại.
Nối đất làm việc.
Nhiệm vụ chính là đảm bảo sự làm việc bình thường của thiết bị, hoặc một số
bộ phận của thiết bị yêu cầu phải làm việc ở chế độ làm việc đã được quy định
sẵn.
+ Nối đất điểm trung tính máy biến áp.

+ Hệ thống điện có điểm trung tính trực tiếp nối đất.
+ Nối đất của máy biến áp đo lường và các kháng điện dùng trong bù ngang
trên các đường dây cao áp truyền tải điện.
Nối đất an toàn.
Có nhiệm vụ đảm bảo an toàn cho con người khi cách điện bị hư hỏng. Thực
hiện nối đất an toàn bằng cách nối đất các bộ phận kim loại không mang điện
như vỏ máy, thùng dầu máy biến áp, các giá đỡ kim loại. Khi cách điện bị hư
hỏng do lão hoá thì trên các bộ phận kim loại sẽ có một điện thế nhưng do nối
đất nên điện thế này có giá trị nhỏ không nguy hiểm cho người tiếp xúc.
Nối đất chống sét.
Có tác dụng làm tản dòng điện sét vào trong đất khi sét đánh vào cột thu lôi
hay đường dây. Hạn chế hình thành và lan truyền của sóng quá điện áp do
phóng điện sét gây nên. Nối đất chống sét còn có nhiệm vụ hạn chế hiệu điện
thế giữa hai điểm bất kỳ trên cột điện và đất. Nếu không, mỗi khi có sét đánh
vào cột chống sét hoặc trên đường dây, sóng điện áp có khả năng phóng điện
23
Sinh viên : Phan Quốc Thanh Lớp HTĐ2-K47
23
24
Đồ án kỹ thuật điện cao áp
ngược tới các thiết bị và công trình cần bảo vệ, phá huỷ các thiết bị điện và
máy biến áp.
Về nguyên tắc là phải tách rời các hệ thống nối đất nói trên nhưng trong thực
tế ta chỉ dùng một hệ thống nối đất chung cho các nhiệm vụ. Song hệ thống nối
đất chung phải đảm bảo yêu cầu của các thiết bị khi có dòng ngắn mạch chạm
đất lớn do vậy yêu cầu điện trở nối đất phải nhỏ.
Khi điện trở nối đất càng nhỏ thì có thể tản dòng điện với mật độ lớn, tác
dụng của nối đất tốt hơn an toàn hơn. Nhưng để đạt được trị số điện trở nối đất
nhỏ thì rất tốn kém do vậy trong tính toán ta phải thiết kế sao cho kết hợp được
cả hai yếu tố là đảm bảo về kỹ thuật và hợp lý về kinh tế.

Một số yêu cầu về kỹ thuật của điện trở nối đất:
Trị số điện trở nối đất của nối đất an toàn được chọn sao cho các trị số điện áp
bước và tiếp xúc trong mọi trường hợp đều không vượt quá giới hạn cho phép.
+ Đối với các thiết bị điện có điểm trung tính trực tiếp nối đất yêu cầu điện
trở nối đất phải thoả mãn:
Ω≤ 5,0R
+ Đối với các thiết bị có điểm trung tính cách điện thì:
Ω≤
I
R
250
.
+ Đối với hệ thống có điểm trung tính cách điện với đất và chỉ có một hệ
thống nối đất dùng chung cho cả thiết bị cao áp và hạ áp thì:
Ω≤
I
R
125
.
Dòng điện I tùy theo mỗi trường hợp sẽ có trị số khác nhau:
* Trong hệ thống không có thiết bị bù thì dòng điện tính toán I là dòng điện
khi có chạm đất một pha (cả mạng trên không và mạng cáp):
I = 3.U
f
.ω. C
Trong đó:
C là điện dung của một pha của hệ thống nối đất.
U
f
là điện áp pha.

* Nếu hệ thống có thiết bị bù thì dòng điện tính toán I là phần dòng điện còn
lại hay chưa được bù của dòng điện ngắn mạch chạm đất trong mạng khi đã cắt
24
Sinh viên : Phan Quốc Thanh Lớp HTĐ2-K47
24
25
Đồ án kỹ thuật điện cao áp
đi thiết bị bù có công suất lớn nhất, nhưng chú ý là phần dòng điện ấy không
được quá 30 A.
* Dòng điện tính toán trong hệ thống nối đất mà trong đó có nối thiết bị bù
được lấy bằng 125% dòng điện định mức của thiết bị bù.
+ Khi dùng nối đất tự nhiên nếu điện trở nối đất tự nhiên đã thoả mãn yêu
cầu của các thiết bị có dòng ngắn mạch chạm đất bé thì không cần nối đất nhân
tạo nữa. Còn nếu điện trở nối đất tự nhiên không thoả mãn đối với các thiết bị
cao áp có dòng ngắn mạch chạm đất lớn thì ta phải tiến hành nối đất nhân tạo
và yêu cầu trị số của điện trở nối đất nhân tạo là:
Ω≤
1R
.
+ Trong khi thực hiện nối đất có thể tận dụng các hình thức nối đất sẵn có
như các đường ống và các kết cấu kim loại của công trình chôn trong đất...Việc
tính toán điện trở tản của các đường ống chôn trong đất hoàn toàn giống với
điện cực hình tia.
+ Vì đất là môi trường không đồng nhất, khá phức tạp do đó điện trở suất
của đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố: thành phần của đất như các loại muối,
axít ... chứa trong đất,độ ẩm , nhiệt độ và điều kiện khí hậu. Ở Việt nam khí
hậu thay đổi theo từng mùa độ ẩm của đất cũng thay đổi theo dẫn đến điện trở
suất cuả đất cũng biến đổi trong phạm vi rộng. Do vậy trong tính toán thiết kế
về nối đất thì trị số điện trở suất của đất dựa theo kết quả đo lường thực địa và
sau đó phải hiệu chỉnh theo hệ số mùa, mục đích là tăng cường an toàn.

Công thức hiệu chỉnh như sau:
mdoTT
K.
ρρ
=
(2.1)
Trong đó: ρ
tt
: là điện trở suất tính toán của đất.
ρ
đo
: điện trở suất đo được của đất.
K
m
: hệ số mùa của đất.
Hệ số K
m
phụ thuộc vào dạng điện cực và độ chôn sâu của điện cực.
2.2- CÁC SỐ LIỆU DÙNG ĐỂ TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT.
Điện trở suất đo được của đất:
m
d
Ω=
95
ρ
.
Điện trở nối đất cột đường dây:
Ω=
10
c

R
.
25
Sinh viên : Phan Quốc Thanh Lớp HTĐ2-K47
25